CN105641890A - 一种基于存储转发的球类陪练方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于存储转发的球类陪练方法及其装置，其特征在于：包括移动机构、接球机构、理球机构、发球机构、球轨迹追踪机构、升降机构、控制机构；首先，球轨迹追踪机构检测到来球的运动轨迹，并判断来球的落点；然后传输给控制机构，控制机构驱动移动机构快速的到达来球落点区域附近，使球能落入接球机构中；在接收到来球的同时，控制机构发出信号给理球机构，理球机构将存储的球每次取出一只供给发球机构，发球机构将该球按照设定的角度及速度发出，从而实现了球的接发。本发明可应用于有球网的球类运动陪练，如乒乓球、羽毛球、排球、网球等，也可应用于无球网的球类运动陪练，如篮球、足球等。

Description

一种基于存储转发的球类陪练方法及其装置

技术领域：

本发明涉及体育运动训练设备领域，具体是涉及一种基于存储转发的球类陪练方法及其装置。

背景技术：

地面上的两方对打的球类运动从有无球拍的角度可以分为有球拍的和无球拍的，有球拍的有乒乓球、羽毛球、网球等；无球拍的有排球、篮球和足球等。从有无球网的角度可以分为有球网的和无球网的，有球网的有乒乓球、羽毛球、排球、网球等；无球网的有篮球、足球等。

目前球类练习装置分为二类：（1）各类发球机，如羽毛球发球机、乒乓球发球机、网球发球机等。这些发球机通常是定点的，而且发球的速度、角度和旋转等也是固定的；复杂一点的是实现速度、角度和旋转的随机发球。如专利ZL200710158676.3，只能从固定点发射羽毛球，不能根据对手的回球情况调整发射羽毛球的状态。（2）简易陪练装置，如羽毛球陪练机器人，它可以实现与人的对打。如专利ZL201110366272.X，只能使用球拍进行简单的向上击球操作，不能实现较为复杂的球路变化和球速变化。最多适用于和初学者的对打，当速度和角度提高时，它就不能接住球，更加不要说对羽毛球的线路和速度的控制了。

当前球类运动规则都是基于一个球的往复来进行的，现有的陪练装置也是基于这样规则进行设计的。这类陪练装置的缺点是：

（1）只有一个球的往复，对陪练装置的实时性要求极高，比如羽毛球从对方球场打出到本方球场落地通常2秒左右，高水平的平抽平挡小于1秒，而网球的速度快，对陪练装置的反应时间要求更高。在这种情况下，陪练装置能够实现回球已经很难了，基本不能实现对速度、角度和旋转的任意控制。

（2）如果要提高这种球类陪练装置的性能，对于陪练装置的速度要求非常苛刻，系统的成本会急剧增加。

（3）对于速度快、质量大的球，比如网球、足球等，这类陪练装置要设计的非常庞大，因为这些球的冲量非常大，更加不要说回球对练了。

发明内容：

为实现适用于大部分球类，价格便宜又能高水平对练的球类运动陪练装置，本发明提出一种基于多球存储转发的球类运动陪练装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：包括移动机构、接球机构、理球机构、发球机构、球轨迹追踪机构、升降机构、控制机构；

所述移动机构作为安装的基础，并承载陪练装置移动到任意指定的位置；

所述的升降机构安装于移动机构上，在升降机构上安装有接球机构、理球机构、发球机构；

接球机构用于接收对面击来的回球，并提供给理球机构；

理球机构与接球机构相连通，并对接球机构收纳的来球进行整理后，按照一定顺序供给发球机构；

发球机构用于接收理球机构供给的来球，并按照一定速度、角度和旋转方式将球发射出去；

所述的球轨迹追踪机构用于检测来球的运动轨迹，进而判断来球的落点；

所述的控制机构，分别与球轨迹追踪机构、升降机构、移动机构、理球机构、发球机构相连。

优选的设置在于：

所述移动机构采用万向移动平台。

万向移动平台包括底盘，在底盘上安装有万向轮，在每个万向轮上皆设置有驱动电机。

在底盘支架上还安装有障碍物检测机构，障碍物检测机构用于检测移动平台平移方向上的障碍物，控制驱动电机进行急停或者转向。

升降机构包括安装于移动机构的导轨，导轨竖直安装在移动机构上，导轨上安装有同步带，同步带上安装有滑块，同步带与升降电机联动连接，所述的接球机构、理球机构、发球机构与滑块联动连接。

接球机构采用上大下小呈漏斗状的收纳器。

发球机构包括一推送块、一双轮盘式发射器、以及一发射方向控制器。

本发明采用的原理如下：

1、接球和发球的不一定是同一个球：

与现有的陪练装置进行一个球的往复不同，本发明提出的球类陪练装置的核心是陪练装置上可以事先准备好1个以上的球，当它准备接球和发球的时候，先移动到接球点附近，将来球收纳起来。然后将一个准备好的球按照可控的速度、角度和旋转发出，形成一次往复回球。

2、接球和发球是分开控制的：

本发明提出的球类陪练装置的另外一个特点是接球和发球在时间上是分开同步进行的，在空间上也是最大限度保持一致的。接球和发球之间的时间间隔是可控的，比如接到来球后立即发出一个球。接球点和发球点在空间上也是尽量接近的，接球点和发球点的距离尽可能缩短。这样使得此球类陪练装置的接发球效果可以最大限度的模拟真实的接发球效果。

这样无论是有球拍，比如羽毛球的回球过程，或者无球拍的，比如足球的回球过程都可以用本装置进行对练。有所区别的是接球装置和发球装置的具体大小、形状以及布置的位置和数量，但是从本质上讲，原理是相同的。本装置也可以适用于各种有无球网的球类陪练。

本发明的第二方面提供了一种基于存储转发的球类陪练方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、接球：

首先，球轨迹追踪机构检测到来球的运动轨迹，并判断来球的落点；然后传输给控制机构，控制机构驱动移动机构快速的到达来球落点区域附近，使来球能落入接球机构中；

（2）、发球：

在接收到来球的同时，控制机构发出信号给理球机构，理球机构将存储的球每次取出一只供给发球机构，发球机构将该球按照设定的速度、角度和旋转方式发出，从而实现了球的接发；从接球机构接收的来球，进入到理球机构内，理球机构将球整理好，为下次发球备用。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的控制原理图；

图3为本发明的立体机构图；

图4为本发明所述移动平台的结构示意图；

图5为本发明所述升降机构的结构示意图；

图6为本发明所述发球机构的结构示意图。

具体实施方式：

如图1—图6所示，本发明的一种基于存储转发的球类陪练装置，包括移动机构1、接球机构2、理球机构3、发球机构4、球轨迹追踪机构5、升降机构6、控制机构7；

所述移动机构1作为安装的基础，并承载陪练装置移动到任意指定的位置。优选的，所述移动机构1采用万向移动平台。

如图3所示的万向移动平台，它可以在水平平整地面上沿任意方向平移，万向移动平台包括底盘11，在底盘11上安装有万向轮13，在每个万向轮13上皆设置有驱动电机12，在底盘支架11上还安装有障碍物检测机构16。

电源模块17设置在底盘支架11上，用于给移动平台1和其他功能机构提供电源，当然，也可以通过外接电源来代替电源模块17。

障碍物检测机构16用于检测移动平台1平移方向上的障碍物，控制驱动电机12进行急停或者转向。

所述的升降机构6安装于移动机构1上，在升降机构6上安装有接球机构2、理球机构3、发球机构4；

所述升降机构6可以采用丝杆升降机构、剪叉升降机构、同步带升降机构、直线导轨式升降机构等任意一种，本实施例中采用同步带升降机构，如图4所示，升降机构6包括安装于移动机构1的导轨62，导轨62竖直安装在移动机构1上，导轨62上安装有同步带63，同步带63上安装有滑块61，同步带63与升降电机64联动连接，所述的接球机构2、理球机构3、发球机构4与滑块61联动连接。

接球机构2用于接收对面击来的球，为了保证能使来球准确的落入接球机构2，接球机构2采用上大下小呈漏斗状的收纳器。

理球机构3与接球机构2相连通，并对接球机构2收纳的来球进行整理后，按照一定顺序供给发球机构4，一般而言，每次供给一个球。

发球机构4用于接收理球机构3供给的来球，并按照一定速度、角度将球发射出去。发球机构4包括一推送块41、一双轮盘式发射器42、以及一发射方向控制器43。

所述的双轮盘式发射器42的两个轮盘421分别采用单独电机422驱动，这样，通过两个轮盘的的转速控制，从而实现不同球速、以及旋转方向的控制。当两个轮盘同速反向旋转，则发出的球为不带旋转的球，当两轮盘中某一轮盘的转速更快时，则发出的球带左侧或右侧旋转。

发射方向控制器43用于控制双轮盘式发射器42的俯仰角度，通过与双轮盘式发射器42联动连接的旋转电机431的转动，即可实现发射角度的调整。

所述的球轨迹追踪机构5用于检测来球的运动轨迹，进而判断来球的落点。球轨迹追踪机构5优选采用视频检测机构，如高速立体摄像头。

所述的控制机构7，分别与球轨迹追踪机构5、升降机构2、移动机构1、理球机构3、发球机构4相连。

结合图2所示，本发明提供一种基于存储转发的球类陪练方法，包括以下步骤：

（1）接球：

首先，球轨迹追踪机构检测到来球的运动轨迹，并判断来球的落点；然后传输给控制机构，控制机构驱动移动机构快速的到达最佳接收区域附近，使来球能落入接球机构中；

（2）发球：

在接收到来球的同时，控制机构发出信号给理球机构，理球机构将存储的球每次取出一只供给发球机构，发球机构将该球按照设定的速度、角度和旋转方式发出，从而实现了球的接发；从接球机构接收的来球，进入到理球机构内，理球机构将球整理好，为下次发球备用。

本发明的核心是接球和发球不一定是同一个球，这样的优点有几个：

1、由于将接球和发球分开，使陪练装置有更加充裕的准备时间，对万向移动平台的速度要求大幅降低，更加实用化。同时在垂直方向上增加一个上下移动的升降台，可以结合来球的落点和高度进行接球，从而对移动平台的速度要求进一步降低。

2、由于将接球和发球分开，可以结合各类球类接球（捡球）和发球装置的优点，从而提高可靠性、降低成本。

3、接球和发球可以是同一个球，也可以是不同的球，这样增加了接发球的灵活性。通过精确控制，使接球和发球在时间上连续，接球点和发球点在空间上也尽量保持一致，并结合平台的移动，可以最大限度的模拟人类的回球过程。

4、对于有球拍的球类陪练装置来说，比如羽毛球，避免了复杂的球拍操作，提高了发射球的灵活性，可以根据设定击发出各种速度、角度和旋转的球，从而提供更有效的练习，甚至可以用于实战对打，代替专业的陪练。

5、对于无球拍的球类陪练装置来说，比如足球和排球等速度快、质量大的球，采用这种设计方案，只需要在接球装置上设置简易的缓冲网，缓解这些球的巨大冲量，实现收球。又由于接球和发球是分开的，发球不会受接球的影响，从而实现了平稳的回球。虽然它不能实现有球拍陪练装置的实战水平，但是可以用于日常训练。

6、基于本发明的方法及装置，可应用于有球网的球类运动陪练，如乒乓球、羽毛球、排球、网球等，也可应用于无球网的球类运动陪练，如篮球、足球等。

Claims (8)

1.一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：包括移动机构、接球机构、理球机构、发球机构、球轨迹追踪机构、升降机构、控制机构；

所述移动机构作为安装的基础，并承载陪练装置移动到任意指定的位置；

所述的升降机构安装于移动机构上，在升降机构上安装有接球机构、理球机构、发球机构；

接球机构用于接收对面击来的回球，并提供给理球机构；

理球机构与接球机构相连通，并对接球机构收纳的来球进行整理后，按照一定顺序供给发球机构；

发球机构用于接收理球机构供给的来球，并按照一定速度、角度将球发射出去；

所述的球轨迹追踪机构用于检测来球的运动轨迹，进而判断来球的落点；

所述的控制机构，分别与球轨迹追踪机构、升降机构、移动机构、理球机构、发球机构相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：所述移动机构采用万向移动平台。

3.根据权利要求2所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：万向移动平台包括底盘，在底盘上安装有万向轮，在每个万向轮上皆设置有驱动电机。

4.根据权利要求1所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：在底盘支架上还安装有障碍物检测机构，障碍物检测机构用于检测移动平台平移方向上的障碍物，控制驱动电机进行急停或者转向控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：升降机构包括安装于移动机构的导轨，导轨竖直安装在移动机构上，导轨上安装有同步带，同步带上安装有滑块，同步带与升降电机联动连接，所述的接球机构、理球机构、发球机构与滑块联动连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：接球机构采用上大下小呈漏斗状的收纳器。

7.根据权利要求1所述的一种基于存储转发的球类陪练装置，其特征在于：发球机构包括一推送块、一双轮盘式发射器、以及一发射方向控制器。

8.一种基于存储转发的球类陪练方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、接球：

首先，球轨迹追踪机构检测到来球的运动轨迹，并判断来球的落点；然后传输给控制机构，控制机构驱动移动机构快速的到达来球落点区域附近，使球能落入接球机构中；

（2）、发球：

在接收到来球的同时，控制机构发出信号给理球机构，理球机构将存储的球每次取出一只供给发球机构，发球机构将该球按照设定的角度及速度发出，从而实现了球的接发；从接球机构接受的来球，进入到理球机构内，理球机构将球整理好，为下次发球备用。